电力载波技术的照明控制系统设计总控制器软件设计(附件)
城市路灯不仅是人们日常出行，交通管理的保障，同时也标志着城市的经济发展水平，但是但是城市路灯的照明耗电量是巨大的，如果规划得当,但是都市路灯这一方面每年就可以节约大量的能源了。本课题就是基于以上情况，研究一种基于电力载波技术的照明控制系统，利用城市中架设好的低压电力网来实现对城市路灯照明的控制。
本文主要是总控制器软件部分的设计，用C语言进行编程，选择KEIL系列开发环境，设计了PC机和单片机之间的串口通信程序，按键扫描处理程序，LED显示程序 ，载波接收程序，载波发送程序等程序。
经过测试，基本上可以实现以下功能：总控制器可以控制节点控制器上的灯的亮灭，按键的成功扫描后会有蜂鸣器响，控制信号的成功发送与接收，与之匹配的信号灯会闪烁提示。
关键词 载波通信，软件程序，串口通信程序
目 录
1 绪论1
1.1 课题的研究背景1
1.2 电力载波发展现状1
1.3 国内外路灯控制系统发展现状2
1.4 本课题研究内容3
2 通信协议设计4
2.1 异步通信和同步通信5
2.2 通信协议分析6
2.3 波特率选择 7
3 系统设计7
3.1 硬件总体方案设计7
3.2 软件程序设计8
3.3 主程序设计9
3.4 串口通信程序设计10
3.5 LED显示程序11
3.6 按键扫描处理程序12
3.7 通信软件设计 13
4 软件调试17
4.1 调试软件介绍17
4.2 代码调试17
结 论19
致 谢2 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3_5_1_9_1_6_0_7_2
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参考文献21
附录A 22
附录B 24
1 绪论
1．1 本课题的研究背景
众所周知，照明在人类的发展过程中一直扮演者及其重要的角色 ，随着社会经济和科学技术的发展，城市的现代化得到了很大的发展，而城市的路灯照明是一个城市不可或缺的一部分，城市路灯照明地方地位也愈发显得重要起来，虽然现在的好多的大型的都市的路灯照明采用了先进的太阳能路灯，但是这种路灯难以大规模的普及到各个城市中，一是成本比较高，二是比较容易受到天气环境的影响，所以就我国现在的经济国情而言，还很难再全国范围内推广。现在全球能源的都有了愈加紧张的趋势 ，而且我国用在都市路灯照明的电量在照明总耗电量的比重已经达到了25%以上，所以如何能够最大程度上节约消耗在都市照明上的资源，已经成为一个非常迫切的问题。为了国家的可持续发展，怎样能够科学的管理与使用城市路灯的照明的同时还要尽量的节约能源，已经成为了我国现在要研究的必要的内容。
路灯既成了人们日常出行与生活的重要一部分，也是每个都市一道亮丽的风景线。所以能够合理的节约这方面的资源，不仅仅可以促进该城市的经济建设，同样也体现了一个城市的先进水平。在信息化越加发达的今天，人们的丰富的夜生活，现在普遍使用的手工来控制路灯的方法已经不能满足现代化的要求。怎样利用好现有的科技手段来研究出一套先进的路灯控制系统来实现节能的目的已经是各国都在潜心钻研的课题。现在对城市路灯的节能的控制，国外有些先进的国家早就投入使用，但是都市道路灯的控制，特别是我们国家对城市路灯照明得节能的实施与应用，尤其是我国在路灯灯光的智能控制这方面的技术特别的落后，现在好多的地方还是利用人力或者时钟控制来手动控制。这样就会造成资源的浪费，当今情况下为了能够尽最大的可能节约资源。故在实际中应该对路灯照明实施合理的方案以达到节省资源的目的。
为了提高对城市路灯的管理的效率，减少在这方面的能耗，可以采用电力载波技术来实现对路灯的智能化控制，同时可以检测到各个路灯的工作状态。电力载波技术的传输介质为电力线，工作原理就是信号经过调制后加载到低压电力线上传输控制信号，来实现对城市中所有路灯的远程控制，同时也可以通过节点控制器上反馈回来的信息检测到路灯的故障的状态。随着调制解调技术的发展和扩频技术研究有了新的突破，电力通信技术开始兴起，开始被慢慢的应用到远程抄表和智能家居等方面。由于其是采用最常用的电力线来传输数据，基本上不受到障碍物的影响，而且数据传输稳定，准确，所以自从推出之后器应用范围不断的扩大。所以把通信技术应用到路灯控制上已经成为了必然的趋势，是城市化发展的重要的标志，可以更好的实现有限资源的合理应用，让我们的生活更加的节能，环保以及智能化。
1．2 电力载波的发展现状
电力线载波通讯技术最早的记载是在二十世纪九十年代，某位科学家实验用电力线作来作为传输数据的介质,通过载波的方法把模拟或者数字信号经过调制转换成频率高的信号,用电力线来进行长距离的信号的传送。在国内虽然起步较晚当近几年来取得比较大的发展有迎头赶上的趋势。海外发达国家的发展状况较好，二十世纪九十年美国电子工业协会审核通过了3种常用的室内信号线，电力线就是其中的一种。
一九九七年十月，N T公司开始成立专门的研究部门，开始对利用载波进行数据信号传输的这项技术进行研究，实验的成果直接被电力公司多采用，可以大大提高其在传输数据和提供语音服务速度。 同一时间，英国的一个科技公司和加拿大的电力研究公司在低压电力网上传输数据实验也取得了很好的成果，在低压电力网上传送数据已经可以达到了1Mbit/s，同时也大大提高了传输距离，很快的将该项技术投入到市场使用中。
纵观世界上对这项技术研究比较深入的国家，欧洲的各国明显领先于其他的发达国家，而且欧盟为了更深一步扩大已经取得的科技成果，更加深入的进行研究该项技术，20世纪初期就制定了开放PLC欧洲研究联盟的方案，以望能够早些统一欧洲的PLC的技术的标准，并且以此项技术成果为契机，大规模的应用到欧洲各国的商业上，希望能够早些实现全方面信息化的一个“欧洲村”。电力线载波由于其特点，在数据传送等方面有着其他技术无法比拟的优势，由于很大程度上的抗外界环境干扰，能够完整无误的传达控制命令，如果技术成熟的化，可以广泛应用于环境的监控，道路的检测等方面。现在该项技术正在不断的走向成熟，而且其造价也不高，现在愈来愈多的相关人员或者公司开始密切关注在这方面的研究动态。。近几年来由于物联网的快速发展电力载波技术，在家庭物联网中将占有重要的地位，由于其直接借助现有的家庭用电线路而不用重新布线，故其先天的优点，必将得到大力发展。虽然载波在速度方面还不能够达到其他传输网络的性能，但是在一般的家庭控制方面是完全可以胜任的，以及各方面的成本都是比较小的故其必将的到一个全速的发展期。
1．3 国内外路灯控制系统发展现状
国外的许多城市很早就开始对路灯照明控制系统进行研究分析，目前为止，已经有不少的国家都已经将计算机网络系统应用到控制城市的照明上来，像法国，新加坡，美国等国家。并且研究出来许多智能化比较高的灯具控制系统，像澳大利亚的QS、BQ和欧洲国家独创的ABB照明控制系统所采用灯光控制系统都遥遥领先于其他国家。澳大利亚独创的QS场景照明控制系统，可以在同一个区域内（范围不是太大），控制18组灯具(照明回路)的照明，并同时可以实现调节亮度的功能区域内用户可以预先设定好每一组灯具的不同的亮度，只要在控制开关上选择一下，就可以实现自己预期的照明环境，同时还可以实现微调亮度的功能。澳大利亚BQ公司独创的分布式灯光控制系统具有模块化设计得特点，同时可以实现对照明灯具的分散的控制，每个部件都有自己独立得应用的模块，通过一条数据通信线将系统中的所有模块连接起来构成一个控制网络，并且该网络中的每一个模块都授予其独立的控制作用，每个模块之间利用网络总线进行相互通信，这样一来一旦其中哪一个模块出现了问题，也不会对整个系统产生致命的影响，其他的模块由于有自己各自的控制功能，所以可以正常的工作，外接的各个照明灯或者其他的电器设备，直接连接进负载数据线得输出端，不需要和控制开关进行连接。
1 绪论1
1.1 课题的研究背景1
1.2 电力载波发展现状1
1.3 国内外路灯控制系统发展现状2
1.4 本课题研究内容3
2 通信协议设计4
2.1 异步通信和同步通信5
2.2 通信协议分析6
2.3 波特率选择 7
3 系统设计7
3.1 硬件总体方案设计7
3.2 软件程序设计8
3.3 主程序设计9
3.4 串口通信程序设计10
3.5 LED显示程序11
3.6 按键扫描处理程序12
3.7 通信软件设计 13
4 软件调试17
4.1 调试软件介绍17
4.2 代码调试17
结 论19
致 谢2 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3_5_1_9_1_6_0_7_2
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参考文献21
附录A 22
附录B 24
1 绪论
1．1 本课题的研究背景
众所周知，照明在人类的发展过程中一直扮演者及其重要的角色 ，随着社会经济和科学技术的发展，城市的现代化得到了很大的发展，而城市的路灯照明是一个城市不可或缺的一部分，城市路灯照明地方地位也愈发显得重要起来，虽然现在的好多的大型的都市的路灯照明采用了先进的太阳能路灯，但是这种路灯难以大规模的普及到各个城市中，一是成本比较高，二是比较容易受到天气环境的影响，所以就我国现在的经济国情而言，还很难再全国范围内推广。现在全球能源的都有了愈加紧张的趋势 ，而且我国用在都市路灯照明的电量在照明总耗电量的比重已经达到了25%以上，所以如何能够最大程度上节约消耗在都市照明上的资源，已经成为一个非常迫切的问题。为了国家的可持续发展，怎样能够科学的管理与使用城市路灯的照明的同时还要尽量的节约能源，已经成为了我国现在要研究的必要的内容。
路灯既成了人们日常出行与生活的重要一部分，也是每个都市一道亮丽的风景线。所以能够合理的节约这方面的资源，不仅仅可以促进该城市的经济建设，同样也体现了一个城市的先进水平。在信息化越加发达的今天，人们的丰富的夜生活，现在普遍使用的手工来控制路灯的方法已经不能满足现代化的要求。怎样利用好现有的科技手段来研究出一套先进的路灯控制系统来实现节能的目的已经是各国都在潜心钻研的课题。现在对城市路灯的节能的控制，国外有些先进的国家早就投入使用，但是都市道路灯的控制，特别是我们国家对城市路灯照明得节能的实施与应用，尤其是我国在路灯灯光的智能控制这方面的技术特别的落后，现在好多的地方还是利用人力或者时钟控制来手动控制。这样就会造成资源的浪费，当今情况下为了能够尽最大的可能节约资源。故在实际中应该对路灯照明实施合理的方案以达到节省资源的目的。
为了提高对城市路灯的管理的效率，减少在这方面的能耗，可以采用电力载波技术来实现对路灯的智能化控制，同时可以检测到各个路灯的工作状态。电力载波技术的传输介质为电力线，工作原理就是信号经过调制后加载到低压电力线上传输控制信号，来实现对城市中所有路灯的远程控制，同时也可以通过节点控制器上反馈回来的信息检测到路灯的故障的状态。随着调制解调技术的发展和扩频技术研究有了新的突破，电力通信技术开始兴起，开始被慢慢的应用到远程抄表和智能家居等方面。由于其是采用最常用的电力线来传输数据，基本上不受到障碍物的影响，而且数据传输稳定，准确，所以自从推出之后器应用范围不断的扩大。所以把通信技术应用到路灯控制上已经成为了必然的趋势，是城市化发展的重要的标志，可以更好的实现有限资源的合理应用，让我们的生活更加的节能，环保以及智能化。
1．2 电力载波的发展现状
电力线载波通讯技术最早的记载是在二十世纪九十年代，某位科学家实验用电力线作来作为传输数据的介质,通过载波的方法把模拟或者数字信号经过调制转换成频率高的信号,用电力线来进行长距离的信号的传送。在国内虽然起步较晚当近几年来取得比较大的发展有迎头赶上的趋势。海外发达国家的发展状况较好，二十世纪九十年美国电子工业协会审核通过了3种常用的室内信号线，电力线就是其中的一种。
一九九七年十月，N T公司开始成立专门的研究部门，开始对利用载波进行数据信号传输的这项技术进行研究，实验的成果直接被电力公司多采用，可以大大提高其在传输数据和提供语音服务速度。 同一时间，英国的一个科技公司和加拿大的电力研究公司在低压电力网上传输数据实验也取得了很好的成果，在低压电力网上传送数据已经可以达到了1Mbit/s，同时也大大提高了传输距离，很快的将该项技术投入到市场使用中。
纵观世界上对这项技术研究比较深入的国家，欧洲的各国明显领先于其他的发达国家，而且欧盟为了更深一步扩大已经取得的科技成果，更加深入的进行研究该项技术，20世纪初期就制定了开放PLC欧洲研究联盟的方案，以望能够早些统一欧洲的PLC的技术的标准，并且以此项技术成果为契机，大规模的应用到欧洲各国的商业上，希望能够早些实现全方面信息化的一个“欧洲村”。电力线载波由于其特点，在数据传送等方面有着其他技术无法比拟的优势，由于很大程度上的抗外界环境干扰，能够完整无误的传达控制命令，如果技术成熟的化，可以广泛应用于环境的监控，道路的检测等方面。现在该项技术正在不断的走向成熟，而且其造价也不高，现在愈来愈多的相关人员或者公司开始密切关注在这方面的研究动态。。近几年来由于物联网的快速发展电力载波技术，在家庭物联网中将占有重要的地位，由于其直接借助现有的家庭用电线路而不用重新布线，故其先天的优点，必将得到大力发展。虽然载波在速度方面还不能够达到其他传输网络的性能，但是在一般的家庭控制方面是完全可以胜任的，以及各方面的成本都是比较小的故其必将的到一个全速的发展期。
1．3 国内外路灯控制系统发展现状
国外的许多城市很早就开始对路灯照明控制系统进行研究分析，目前为止，已经有不少的国家都已经将计算机网络系统应用到控制城市的照明上来，像法国，新加坡，美国等国家。并且研究出来许多智能化比较高的灯具控制系统，像澳大利亚的QS、BQ和欧洲国家独创的ABB照明控制系统所采用灯光控制系统都遥遥领先于其他国家。澳大利亚独创的QS场景照明控制系统，可以在同一个区域内（范围不是太大），控制18组灯具(照明回路)的照明，并同时可以实现调节亮度的功能区域内用户可以预先设定好每一组灯具的不同的亮度，只要在控制开关上选择一下，就可以实现自己预期的照明环境，同时还可以实现微调亮度的功能。澳大利亚BQ公司独创的分布式灯光控制系统具有模块化设计得特点，同时可以实现对照明灯具的分散的控制，每个部件都有自己独立得应用的模块，通过一条数据通信线将系统中的所有模块连接起来构成一个控制网络，并且该网络中的每一个模块都授予其独立的控制作用，每个模块之间利用网络总线进行相互通信，这样一来一旦其中哪一个模块出现了问题，也不会对整个系统产生致命的影响，其他的模块由于有自己各自的控制功能，所以可以正常的工作，外接的各个照明灯或者其他的电器设备，直接连接进负载数据线得输出端，不需要和控制开关进行连接。
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